精通工藝過(guò)程
自動(dòng)化工程師往往關(guān)注控制方案和方法,而不重視工藝原理,這種想法是不可取的。例如,在鍋爐控制系統(tǒng)中,汽包液位是一個(gè)重要的控制參數(shù),它反映了鍋爐負(fù)荷與給水的平衡關(guān)系。汽包液位過(guò)高會(huì)造成蒸汽帶水不利于過(guò)熱器運(yùn)行,影響汽水分離效果;液位過(guò)低會(huì)造成鍋爐水循環(huán)的破壞,影響省煤器運(yùn)行,容易使水全部汽化燒壞鍋爐甚至爆炸。影響汽包液位的因素除了加熱汽化這一正常因素外,還有蒸汽負(fù)荷和給水流量的波動(dòng)。當(dāng)負(fù)荷突然增大,汽包壓力突然降低,水就會(huì)急劇汽化,出現(xiàn)大量氣泡,形成了“虛假液位”。為此,在控制方案設(shè)計(jì)中,常采用液位、蒸汽、給水三沖量控制。如果不了解工藝,使用簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng),一旦發(fā)生“虛假液位”,則會(huì)影響生產(chǎn)甚至造成危險(xiǎn)。因此,自動(dòng)化工程師必須在工藝上下功夫,做到精通工藝過(guò)程。
選擇合適的網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)?刂葡到y(tǒng))來(lái)講,選擇網(wǎng)絡(luò)是很重要的,甚至有人提出了“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的概念。首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的,以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展;其次,針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求來(lái)選擇網(wǎng)絡(luò)的形式,這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行;另外,綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題,確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能可從時(shí)間、可靠性和應(yīng)用對(duì)象三個(gè)方面來(lái)衡量。
掌握plc掃描原理
與其它控制設(shè)備比較,PLC最重要的特征是“掃描”。PLC上電后,自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行程序掃描和I/O掃描,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O 映象區(qū)中相應(yīng)的單元內(nèi),輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。在用戶程序執(zhí)行階段,PLC按由上而下、先左后右的順序依次地掃描程序(梯形圖),根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,刷新RAM存儲(chǔ)區(qū)或I/O映象區(qū)對(duì)應(yīng)單元的狀態(tài)。在輸出刷新階段,根據(jù)I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè),這時(shí),才是PLC 的真正輸出?梢(jiàn),采用PLC程序控制的過(guò)程和結(jié)果與繼電器邏輯回路是有區(qū)別的,特別是涉及到梯級(jí)的次序、脈沖信號(hào)的捕捉等,與PLC的掃描原理是密切相關(guān)的。實(shí)踐中,大量的程序問(wèn)題均源于此,常常會(huì)出現(xiàn)不可思議的結(jié)果。因此,設(shè)計(jì)PLC程序,必須精通PLC的基本原理。
力求結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)
全面提高程序的質(zhì)量,提高編程效率,使程序具有良好的可讀性、可靠性、可維護(hù)性以及良好的結(jié)構(gòu),是每位程序設(shè)計(jì)者的目標(biāo)。IEC61131-3是國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1999年推出的用于工業(yè)控制領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言,具有開(kāi)放性、可移植性、結(jié)構(gòu)化編程和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力強(qiáng)等特點(diǎn),適用于plc編程。采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),便于構(gòu)造程序(尤其是復(fù)雜的程序)、多人設(shè)計(jì),調(diào)試以及軟件管理。雖然軟件工程的思想已被絕大部分程序員所接受,但要將這種思想轉(zhuǎn)化為軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的自覺(jué)行為卻不是一件很容易的事。
重視抗干擾措施
自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),抗干擾措施尤為重要。實(shí)踐中,經(jīng)常出現(xiàn)由于干擾導(dǎo)致調(diào)試失敗甚至設(shè)備損壞的事例。自動(dòng)化系統(tǒng)的干擾,有以下3類(lèi)來(lái)源:
1)空間輻射干擾;
2)系統(tǒng)外部線路,包括電源線、信號(hào)線、接地系統(tǒng)等引入的干擾;
3)系統(tǒng)內(nèi)部電磁輻射及線路干擾。
針對(duì)這些干擾,在工程實(shí)施中要考慮以下措施:
1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型時(shí),充分考慮環(huán)境適應(yīng)性和電磁兼容性;
2) 采用性能優(yōu)良的電源,抑制電網(wǎng)引入的干擾;
3)合理選擇和敷設(shè)電纜、電線;
4)硬件上采取隔離裝置或?yàn)V波裝置;
5)軟件上采取提高可靠性的措施,如數(shù)字濾波、定時(shí)校正參考點(diǎn)電位、信息冗余等;
6)正確選擇接地方式,一般采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地。
PLC中無(wú)非就是三大量:開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖量。只在搞清楚三者之間的關(guān)系,你就能熟練的掌握PLC了。
1、 開(kāi)關(guān)量也稱(chēng)邏輯量,指僅有兩個(gè)取值,0或1、ON或OFF。它是最常用的控制,對(duì)它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢(shì),也是PLC最基本的應(yīng)用。
關(guān)量控制的目的是,根據(jù)開(kāi)關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序,使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量輸出,以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以,有時(shí)也稱(chēng)其為順序控制。
而順序控制又分為手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。
這是用omron的開(kāi)關(guān)量編寫(xiě)的一個(gè)“單按鈕啟!背绦。
2、 模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量,如電壓、電流、壓力、速度、流量等。
PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來(lái)的,可方便及可靠地用于開(kāi)關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,數(shù)字量只是多位的開(kāi)關(guān)量,故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量,PLC也完全可以可靠的進(jìn)行處理控制。
由于連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程常有模擬量,所以模擬量控制有時(shí)也稱(chēng)過(guò)程控制。
模擬量多是非電量,而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器,把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的,還要經(jīng)過(guò)變送器,把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào),如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同時(shí)還要有模擬量輸入單元(A/D),把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào);模擬量輸出單元(D/A),以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。
所以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運(yùn)算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。例如:
PLC模擬單元的分辨率是1/32767,對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量是0—10V,所要檢測(cè)的是溫度值0—100℃。那么0—32767對(duì)應(yīng)0—100℃的溫度值。然后計(jì)算出1℃所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是327.67。如果想把溫度值精確到0.1℃,把327.67/10即可。
模擬量控制包括:反饋控制、前饋控制、比例控制、模糊控制等。這些都是PLC內(nèi)部數(shù)字量的計(jì)算過(guò)程。
3、 脈沖量是其取值總是不斷的在0(低電平)和1(高電平)之間交替變化的數(shù)字量。每秒鐘脈沖交替變化的次數(shù)稱(chēng)為頻率。
PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運(yùn)動(dòng)控制、軌跡控制等。例如:脈沖數(shù)在角度控制中的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分是每圈10000,要求步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度。那么所要?jiǎng)幼鞯拿}沖數(shù)值=10000/(360/90)=2500